斬波內(nèi)饋調(diào)速在錫林熱電廠上的應(yīng)用

摘  要：斬波內(nèi)饋調(diào)速技術(shù)作為我國(guó)首創(chuàng)，具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高新技術(shù)，已被廣泛使用。設(shè)備在水泵節(jié)能上的應(yīng)用，節(jié)能效果顯著，達(dá)到了技術(shù)上先進(jìn)、生產(chǎn)上適用、經(jīng)濟(jì)上合理的目的。本文介紹了產(chǎn)品原理和應(yīng)用實(shí)測(cè)分析。
關(guān)鍵詞：  斬波內(nèi)饋  調(diào)速  功率控制  效率

序 言
      動(dòng)力耗電是供水行業(yè)的主要成本，通常可達(dá)總成本的40-50%。造成動(dòng)力耗電成本居高不下的原因是水泵電機(jī)不能按工況變化的需求自行調(diào)節(jié)，如果能采用高效率、低投入的交流調(diào)速取代閥門或運(yùn)行臺(tái)數(shù)的調(diào)節(jié)方法，可以使供電成本大幅降低，同時(shí)，還可以使管網(wǎng)壓力保持穩(wěn)定。
       斬波內(nèi)饋調(diào)速是我國(guó)首創(chuàng)的新型交流調(diào)速技術(shù)，與高壓變頻調(diào)速相比，具有效率高，價(jià)格低，諧波含量少，功率因數(shù)高等許多優(yōu)點(diǎn)。沈陽(yáng)水業(yè)有限公司砂山四水廠經(jīng)過(guò)對(duì)各種調(diào)速設(shè)備進(jìn)行理論計(jì)算、節(jié)能效果、性價(jià)比等多方面的比較分析， 2000年底在砂山2#機(jī)組調(diào)速節(jié)能改造工程上，選用了斬波內(nèi)饋調(diào)速設(shè)備。經(jīng)過(guò)近三年的實(shí)踐，收到了明顯的節(jié)能效果，而且運(yùn)行可靠。
1斬波內(nèi)饋調(diào)速的原理及特點(diǎn)
1. 1功率控制調(diào)速原理
       深入的理論分析表明，電機(jī)調(diào)速的實(shí)質(zhì)在于控制電機(jī)的機(jī)械功率，轉(zhuǎn)速則隨機(jī)械功率正比變化。功率控制的方法有兩種：一種是電磁功率控制，即控制電機(jī)的主電功率，它所改變的是電機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速，調(diào)速機(jī)械特性為平行曲線，調(diào)速性質(zhì)是高效節(jié)能型，典型調(diào)速有變頻調(diào)壓，斬波內(nèi)饋，串級(jí)，雙饋等；另一種是損耗功率控制，即增大電機(jī)的損耗，它所改變的是電機(jī)的轉(zhuǎn)速降，調(diào)速特性為匯交的下垂曲線，調(diào)速性質(zhì)為低效率耗能型。典型調(diào)速有轉(zhuǎn)子串電阻，滑差離合器，恒頻調(diào)壓等。
交流調(diào)速的性能主要取決于調(diào)速的原理，而不取決于調(diào)速的具體方式。相同原理下的不同方式，調(diào)速性能基本是一致的，例如，變頻調(diào)速與斬波內(nèi)饋調(diào)速在效率、機(jī)械特性等方面幾乎沒(méi)有區(qū)別。
斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)是基于異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的電磁功率控制調(diào)速，由于轉(zhuǎn)子和內(nèi)饋繞組都是低壓的，因此控制裝置回避了變頻調(diào)速定子控制的電源高壓?jiǎn)栴}。通常，調(diào)速控制裝置的實(shí)際工作電壓在200—400V之間，克服了電力電子器件耐壓條件對(duì)高壓異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速發(fā)展的限制，提高了電力電子器件在應(yīng)用中的可靠性。
1.2內(nèi)饋調(diào)速原理
    內(nèi)饋調(diào)速是根據(jù)功率控制調(diào)速理論創(chuàng)建的新型交流調(diào)速系統(tǒng)，通過(guò)將轉(zhuǎn)子的部分功率（即電轉(zhuǎn)差功率）移出來(lái)，以電能的形式反饋給電機(jī)定子上安裝的內(nèi)饋繞組，來(lái)實(shí)現(xiàn)的功率控制。轉(zhuǎn)子反饋給內(nèi)饋繞組的功率越多，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率越少，轉(zhuǎn)速就越低；反之，轉(zhuǎn)子反饋給內(nèi)饋繞組的功率越少，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率越多，轉(zhuǎn)速就越高。內(nèi)饋調(diào)速的工作原理如圖1所示。
      與變頻調(diào)速相比，內(nèi)饋調(diào)速采用的是轉(zhuǎn)子控制，因此避開(kāi)了定子控制的高壓?jiǎn)栴}。兩者同屬于高效率的電磁功率控制，并無(wú)本質(zhì)區(qū)別。

內(nèi)饋調(diào)速的上述技術(shù)原理決定了其以下特點(diǎn)
 高壓電機(jī)，低壓控制。
 成本、價(jià)格低低，投資回收期短。
 可靠性高。
      內(nèi)饋電機(jī)必須有電力電子控制相配合才能實(shí)現(xiàn)調(diào)速，斬波技術(shù)是最佳的控制方式。實(shí)際上，斬波是強(qiáng)電的數(shù)字控制技術(shù)，與傳統(tǒng)的改變移相角的控制技術(shù)相比，斬波具有功率因數(shù)高、諧波分量小、可靠性高等一系列優(yōu)點(diǎn)，是公認(rèn)的電力電子先進(jìn)技術(shù)。將內(nèi)饋電機(jī)與斬波控制有機(jī)結(jié)合起來(lái)，就是斬波內(nèi)饋調(diào)速，其特點(diǎn)
 有源逆變器的功率因數(shù)可以高達(dá)0.9，且恒定不變。
 逆變電流的諧波有效值可以降低到移相控制的15%左右。 使內(nèi)反饋電機(jī)的定子電流畸變小于4%。
 有源逆變器的額定容量?jī)H為電機(jī)容量的14.8%， 容量小，觸發(fā)簡(jiǎn)單，使可靠性大為提高。
 附加電源容量亦為電機(jī)容量的14.8%，對(duì)于內(nèi)饋調(diào)速電機(jī)，可大大減小內(nèi)饋繞組所占的鐵心空間，簡(jiǎn)化工藝，降低成本。

2 斬波內(nèi)饋調(diào)速設(shè)備的應(yīng)用
2.1設(shè)備構(gòu)成
斬波內(nèi)饋調(diào)速設(shè)備是由YQT內(nèi)饋調(diào)速電機(jī)和ZNK-01斬波控制裝置組成。
      斬波內(nèi)饋調(diào)速裝置與調(diào)速電機(jī)恒速運(yùn)行裝置成為并聯(lián)關(guān)系，當(dāng)調(diào)速控制裝置意外故障時(shí)，自動(dòng)保護(hù)裝置可以自動(dòng)將電動(dòng)機(jī)切換成恒速運(yùn)行，不至于造成電動(dòng)機(jī)停運(yùn)。此時(shí)電動(dòng)機(jī)只是不能調(diào)速而已，可將故障影響縮小到最小限度。
2.2錫林熱電廠改造情況
       錫林熱電廠位于內(nèi)蒙古錫林郭勒盟錫林浩特市，隸屬于內(nèi)蒙古能源發(fā)電投資有限公司，由于地域和歷史原因，以錫林浩特為中心的錫林電網(wǎng)于2003年并入內(nèi)蒙古蒙西電網(wǎng)，結(jié)束了錫林電網(wǎng)五十年孤立運(yùn)行的歷史。該項(xiàng)目對(duì)內(nèi)蒙古西起阿拉善， 東至呼倫貝爾的220kV主網(wǎng)架起重要的電源支撐點(diǎn)作用。錫林電廠一期建設(shè)2X300兆瓦空冷機(jī)組，具有環(huán)保節(jié)能、電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰特點(diǎn)，是典型的環(huán)保節(jié)能坑口電站，機(jī)組投產(chǎn)后向全市供熱。2007年內(nèi)蒙古錫林浩特?zé)犭姀S四套SAVER轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速系統(tǒng)投入使用，經(jīng)內(nèi)蒙古能源投資有限公司錫林熱電廠組織有關(guān)專家，對(duì)設(shè)備運(yùn)行及節(jié)能效果進(jìn)行測(cè)試，數(shù)據(jù)如下：
　　電機(jī)參數(shù)：YRKKNT500-4/900kW/6kV/870-1488r/min
　　調(diào)速裝置：SAVER-B-1000
節(jié)能分析

 
3 測(cè)試結(jié)論
    SAVER轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速系統(tǒng)在內(nèi)蒙古錫林浩特?zé)犭姀S順利投入生產(chǎn)以來(lái)，運(yùn)行一直較為穩(wěn)定可靠，節(jié)能效果非常明顯。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)調(diào)速效率高，設(shè)備機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資回收期短。確實(shí)不失為一種較好的調(diào)速方法。